KR100370658B1 - 색 분리 합성 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로 특히, 색 분리 합성계에서 종전에 4개의 편광빔 스플리터를 사용하던 방식에서 탈피하여 3개의 편광빔 스플리터를 사용하고 하나의 평판 다이크로익 필터를 적용함으로써 전체적인 중량의 경량화 및 저 생산가와 성능의 향상을 도모하기 위한 색 분리 합성장치에 관한 것이다.

Description

색 분리 합성 장치{Device for color separation and combination}
본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로 특히, 색 분리/합성계에서 종전에 4개의 편광빔 스플리터를 사용하던 방식에서 탈피하여 3개의 편광빔 스플리터를 사용하고 하나의 다이크로익 필터를 적용함으로써 전체적인 중량의 경량화 및 저 생산가를 도모하며 성능을 향상시키기 위한 색 분리 합성장치에 관한 것이다.
최근 디스플레이가 대형화되면서 프로젝션 기술을 이용한 데이터 프로젝터, 프로젝션 TV, 프로젝션 모니터 등의 개발이 가속화되고 있는데, 근래에는 각 화소에 반사 전극을 설치하여 화소의 개구율을 향상시켜서 사용하는 반사형 액정 패널의 연구가 진행되고, 투사형 액정 프로젝터에 적용되어 가고 있다. 이 반사형 액정 패널은 종래의 투과형 액정 패널에 비교하여 개구율을 높게 할 수 있기 때문에, 소형화/고효율의 프로젝터를 실현할 수 있다.
상술한 프로젝션 시스템은 크게 조명계, 색분리/합성부, 투사계로 나눌 수 있는데, 3판식 반사형 LCD를 사용하는 프로젝션 시스템에서 화면상의 콘트라스트 등의 향상을 위해 가장 중요한 구성요소는 색분리/합성부라 할 수 있다.
상기 색분리/합성부로 사용되는 방식은 크게 "칼라 코너(Color Coner(TM))", "필립스 프리즘(Philips Prism)", "칼라 쿼드(Color Quad(TM))" 및 "X-프리즘" 방식으로 구분할 수 있는데, 그 각각의 구성 예는 첨부한 도 1내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같다.
첨부한 도 1은 색분리/합성부로 칼라코너(Color Coner(TM))를 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 것으로, 그 동작을 간략히 살펴보면, 램프(11)에서 조사되는 무편광된 백색광은 편광빔 스플리터(12a)에 입사되어진 후 상기 편광빔 스플리터(12a)에 의해 P파와 S파로 구분되어 진다.
상기 편광빔 스플리터(12a)에서 분리 반사되어 조사되는 S-편광 빛을 제 1칼라선택 리타더(CS1)에서는 투과시키되 그린(green)성분의 빛만을 P파로 편광시키고, 따라서, 참조번호 PBS로 표시되는 편광빔 스플리터는 상기 제 1칼라선택 리타더(CP1)을 투과하여 입사되는 빛에서 P파로 편광되어진 그린(green)성분의 빛은 그대로 투과시키고 나머지 성분은 반사시켜 진행방향을 변경시키게 된다.
이후, 다이크로익 필터(DIC)는 상기 편광빔 스플리터(PBS)에서 반사된 빛에서 블루(blue)와 레드(red) 성분의 빛을 각각 분리하고, 상기 편광빔 스플리터(PBS)를 투과한 P파의 그린(green)성분과 상기 다이크로익 필터(DIC)에서 분리되는 블루(blue) 및 레드(Red)성분에 대응하는 이미지를 제공하는 반사형 LCD(15R, 15G, 15B)에 투사되어 반사되면서 이미지를 포함한 상태로 투사계(16)로 진입하게 된다.
이때, 상기와 같이 프로젝션 시스템에 사용되는 색분리/합성부로 칼라코너(Color Coner(TM))를 이용하는 경우, 다이크로익 필터(DIC)의 성능에 의한 P파와 S파의 반사차이가 발생됨에 따른 광손실이 발생하며, 한 개의 편광빔 스플리터(PBS)를 사용하고 편광소자인 칼라선택 리타더(혹은 Retarder Stack: CP1, CP2)를 이용하기 때문에 콘트라스트(Contrast)가 다소 낮다는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 첨부한 도 2는 색분리/합성부로 필립스 프리즘을 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 것으로, 그 동작을 간략히 살펴보면, 램프(11)로부터 조사되는 빛에서 S파만을 추출하기 위한 편광소자로 사용된 참조번호 12a로 지칭되는 편광빔 스플리터에서 나온 S파의 빛은 편광빔 스플리터(13)에서 반사되어 지고, 상기 편광빔 스플리터(13)에서부터 반사되어진 빛에서 적색, 녹색, 청색 광 성분과 같은 원하는 다수의 칼라로 순차적으로 분리하고 세 개의 칼라 성분 각각을 세 개의 반사형 LCD(15R, 15G, 15B)중 대응하는 하나로 지향시키는 프리즘 조립체(참조번호 미부여)가 구비되어진다.
상기 프리즘 조립체는, 소정의 각도로 배치되는 세 개의 프리즘을 구비하여 두 개의 칼라 분리면을 제공하는데, 이 칼라 분리면에는 다이크로익 코팅(dichroic coatings)되어서 원하는 칼라 분리를 할 수 있게 되어 있다.
이때, 상기와 같이 프로젝션 시스템에 사용되는 색분리/합성부로 필립스 프리즘을 이용하는 경우, 첨부한 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 각 구조체의 형상이 매우 정교해야 하기 때문에 제작이 어려우며 그로 인한 생산단가의 상승이 우려된다. 또한, 다이크로익 코팅이 되어 있는 칼라 분리면에서 전술한 칼라코너(Color Coner(TM))에서와 같이 P파와 S파의 반사차이가 발생됨에 따른 광손실이 발생하며, 다이크로익의 성능에 따른 편차가 크기 때문에 편광소자인 LCD를 이용하는 프로젝션에 적용하기가 어렵다는 문제점을 내포하고 있다.
또한, 첨부한 도 3a는 색분리/합성부로 X-프리즘을 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도로서, 램프(11)에서 나온 무편광 빛은 편광된 조명광을 만들기 위해 상기 제 1편광빔 스플리터(12a)에서 50%의 S파는 반사되어 조명계와 투사계의 방향을 바꾸기 위한 제 2편광빔 스플리터(13)의 방향으로 진행하게 되고, 50%의 P파는 통과되어 프로젝션 시스템의 외부로 나가게 된다.
상기 제 2편광빔 스플리터(13)는 제 1편광빔 스플리터(12a)를 90도 회전한 방향으로 배치되어, 반사된 S파가 상기 제 2편광빔 스플리터(13)에서 진입하게되며, 상기 제 2 편광빔 스플리터(13)에서는 그 특성에 의해 전부 반사가 되어 상기 X-프리즘(14)으로 향하게 된다.
상기 X-프리즘(14)에 입사한 광은 적색, 녹색, 청색(R, G, B)으로 각각 분리되어 출사하고, 각색에 대응한 각 반사형 액정패널(15R, 15G, 15B)로 반사된 뒤, 동일 광로를 지나서 상기 제 2편광빔 스플리터(PBS)(13)에 재 입사한다.
이때, 각 반사형 액정패널(15R, 15G, 15B)로 화상 변조된 광 중, 액정이 ON 상태의 영역에서는 편광 방향을 90°회전하여 출사하기 때문에 즉, 입사된 S파의 빛은 반사되면서 P파로 변환되어지기 때문에, 상기 ON 상태 영역에 대응하는 출사광은 상기 제 2편광빔 스플리터(PBS)(13)를 투과하여 상기 투사 렌즈(16)로부터 스크린(도시하지 않음)을 향해서 투사되어 화상을 형성한다.
첨부한 도 3a에 도시되어 있는 X-프리즘 방식의 색분리/합성부가 전술한 다른 방식들에 비하여 매우 간결하고 소형화에 유리할 것처럼 보여지나. 실제적으로 도 4a에 도시되어 있는 바와 같은 X-프리즘 방식의 색분리/합성부로는 현재까지 기술로는 프로젝션 시스템의 성능이 구현되지 않으므로 실제적으로는 첨부한 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 X-프리즘 이외에 세 개의 편광빔 스플리터(PBS)와 세 개의 다이크로익 필터(DIC)를 사용하여 구현하여야만 정상적인 프로젝션 시스템의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 상기 도 3b에 도시되어 있는 바와 같이 프로젝션 시스템에 사용되는색분리/합성부로 X-프리즘을 이용하는 경우, 다수의 구성요소들의 조합 및 배열로 인해 구조가 복잡하고 부피가 커지게 되는 등 경쟁력의 저하를 가져오는 문제점을 발생시킨다.
마지막으로, 첨부한 도 4는 칼라 쿼드(Color Quad(TM))를 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 것으로, 그 동작을 간략히 살펴보면, 램프(11)로부터 조사되는 빛에서 S파만을 추출하기 위한 편광소자로 사용된 참조번호 12a로 지칭되는 편광빔 스플리터에서 나온 S파의 빛은 참조번호 GR로 지칭되는 그린 칼라 선택리타더(Retarder Stack)에서 빛의 그린성분만이 P파로 변환되고 칼라 쿼드(Color Quad(TM))를 구성하는 4개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P1로 진행한다.
이때, 참조번호 P1인 편광빔 스플리터를 통해 빛의 그린성분은 투과되고 나머지 블루와 레드의 성분은 반사되어 분리되어진다. 또한, 참조번호 P1인 편광빔 스플리터를 통해 반사되어진 블루와 레드의 성분은 참조번호 RR로 지칭되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)에서 빛의 레드성분만이 P파로 변환되고 칼라 쿼드(Color Quad(TM))를 구성하는 4개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P2로 지칭되는 편광빔 스플리터로 진행한다.
따라서, 빛의 각 RGB 성분별로 그 진행경로가 달라지는데, 이하의 설명에서는 칼라 쿼드(Color Quad(TM))를 구성하는 4개의 편광빔 스플리터를 지칭할 때 각 참조번호만을 지칭하는 것으로 대치하며, 우선 그린성분의 진행 경로부터 살펴보면, P1에서 투과된 그린성분은 P2에서 역시 투과되어 참조번호 15G로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다. 그러므로 P2에서 반사되어 P4로 진행하고 역시 P4에서도 반사되어 투사계(16)로 진행한다.
이때, P4에서 투사계(16)로 진행하는 과정에서 다른 빛 성분과 편향조건을 맞춰주기 위해 참조번호 GR로 표시되는 그린 칼라선택 리타더(Retarder Stack)를 경유하면서 P파로 변경되어진다.
또한, 레드성분의 진행 경로부터 살펴보면, P1에서 반사된 레드성분은 참조번호 RR로 표시되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)를 경유하면서 P파로 변경되어짐에 따라 P3에서 역시 투과되어 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다.
그러므로 P3에서 반사되어 P4로 진행하는데 P3과 P4 사이에는 다시 참조번호 RR로 표시되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)가 존재하므로 상기 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에서 반사되어 S파로 변환되어진 레드성분이 다시 P파로 변환되어지고, 그에 따라 P4에서는 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
또한, 블루성분의 경우 그 진행 방향은, P1에서 반사된 블루성분은 S파이므로 P3에서 반사되어 참조번호 15B로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 P파로 변환된다. 따라서, 각종 칼라선택 리타더와 관계없는 블루성분은 P3과 P4를 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
이때, 상기와 같이 프로젝션 시스템에 사용되는 색분리/합성부로 칼라 쿼드(Color Quad(TM))를 이용하는 경우, 실질적으로 그 생산 단가가 고가이기 때문에 가격 경쟁력이 저하되며, 칼라 쿼드(Color Quad(TM))는 칼라코너(ColorConer(TM))보다 상대적으로 무거운 중량을 갖기 때문에 소비자의 만족 경쟁력이 저하되는 문제점이 발생되었다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 색 분리 합성장치를 구현하는 데 있어 종전에 4개의 편광빔 스플리터를 사용하던 방식에서 탈피하여 3개의 편광빔 스플리터를 사용하고 하나의 평판다이크로익 필터를 적용함으로써 전체적인 중량의 경량화 및 저 생산가를 도모하고 성능을 향상시키기 위한 색 분리 합성장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 색분리/합성부로 칼라 코너(Color Coner(TM))를 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
도 2는 색분리/합성부로 필립스 프리즘을 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
도 3a는 색분리/합성부로 X-프리즘을 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
도 3b는 실제적으로 적용 가능한 X-프리즘의 구성 예시도.
도 4는 색분리/합성부로 칼라 쿼드(Color Coner(TM))를 이용한 종래 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 색 분리 합성장치를 적용한 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
도 6은 첨부한 도 5에서와 달리 입사광의 파장을 S파로 사용하는 경우의 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색 분리 합성장치의 특징은, 임의의 광원으로부터 P파인 편광상태를 갖는 입사광이 유입되면 입사광의 빛 성분중 임의의 한 성분만을 투과하고 다른 성분은 반사하는 다이크로익 필터와; 상기 다이크로익 필터에서 반사되어진 빛 성분중 임의의 한 성분에 대한 편광상태를 S파로 변경하는 제 1칼라선택 리타더와; 상기 제 1칼라선택 리타더를 투과한 빛에서 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분은 반사하고 나머지 다른 빛성분은 투과시키는 제 1편광빔 스플리터와; 상기 제 1편광빔 스플리터에서 반사된 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 P파로 변경시키는 제 1LCD와; 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과한 P파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 2LCD와; 상기 제 2LCD에 반사되며 S파로 변경되어 상기 제 1편광빔스플리터를 통해 반사되는 빛 성분과 상기 제 1LCD에 반사되며 P파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과하는 빛 성분을 유입받아 편광상태가 P파인 것은 투과시키고 S파인 빛성분은 P파로 변경하여 투과시키는 제 2칼라선택 리타더와; 상기 다이크로익 필터에서 투과되어진 빛 성분을 투과하는 제 3편광빔 스플리터와; 상기 제 3편광빔 스플리터를 투과한 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 3LCD와; 상기 제 3편광빔 스플리터에서 반사되어 유입되는 빛 성분은 반사하고 상기 제 2칼라선택 리타더를 투과하여 유입되는 빛 성분은 그대로 투과시키되 모든 빛 성분을 일측의 방향으로 출사하는 제 3편광빔 스플리터를 포함하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색 분리 합성장치의 부가적인 다른 특징은, 상기 제 3편광빔 스플리터을 빠저 나오는 빛의 진행경로상에 각 빛 성분의 편광 상태를 균일하게 하나의 편광상태를 갖도록 하는 제 3칼라선택 리타더가 더 구비되는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색 분리 합성장치의 부가적인 또 다른 특징은, 상기 다이크로익 필터는 평판형 다이크로익 필터를 사용하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 색 분리 합성장치의 다른 특징은, 임의의 광원으로부터 S파인 편광상태를 갖는 입사광이 유입되면 입사광의 빛 성분중 임의의 한 성분만을 투과하고 다른 성분은 반사하는 다이크로익 필터와; 상기 다이크로익 필터에서 반사되어진 빛 성분중 임의의 한 성분에 대한 편광상태를P파로 변경하는 제 1칼라선택 리타더와; 상기 제 1칼라선택 리타더를 투과한 빛에서 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분은 반사하고 나머지 다른 빛성분은 투과시키는 제 1편광빔 스플리터와; 상기 제 1편광빔 스플리터에서 반사된 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 P파로 변경시키는 제 1LCD와; 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과한 P파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 2LCD와; 상기 제 2LCD에 반사되며 S파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 통해 반사되는 빛 성분과 상기 제 1LCD에 반사되며 P파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과하는 빛 성분을 유입받아 편광상태가 P파인 것은 투과시키고 S파인 빛성분은 P파로 변경하여 투과시키는 제 2칼라선택 리타더와; 상기 다이크로익 필터에서 투과되어진 빛 성분을 투과시키면서 빛의 편광상태를 P파로 변경하는 제 3칼라선택 리타더와; 상기 제 3칼라선택 리타더를 투과한 빛 성분을 투과시키는 제 3편광빔 스플리터와; 상기 제 3편광빔 스플리터를 투과한 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 3LCD와; 상기 제 3편광빔 스플리터에서 반사되어 유입되는 빛 성분은 반사하고 상기 제 2칼라선택 리타더를 투과하여 유입되는 빛 성분은 그대로 투과시키되 모든 빛 성분을 일측의 방향으로 출사하는 제 3편광빔 스플리터를 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다.
첨부한 도 5는 본 발명에 따른 색 분리 합성장치를 적용한 프로젝션 시스템을 간략히 도시한 예시도로서, 첨부한 도 5의 구성을 참조하여 본 발명에 따른 색 분리 합성장치를 적용한 프로젝션 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 램프(11)로부터 조사되는 빛에서 P파만을 추출하기 위한 편광소자로 사용된 참조번호 12a로 지칭되는 편광빔 스플리터를 투과한 P파의 빛은 참조번호 BPF1로 지칭되는 제 1다이크로익 필터에서 빛의 그린성분만이 투과되어 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P2로 진행한다.
이때, 참조번호 BPF1로 지칭되는 제 1다이크로익 필터에서 투과되지 못한 다른 빛성분 블루와 레드의 성분은 반사되어 분리되어진다. 또한, 상기 제 1다이크로익 필터를 투과하지 못해 반사되는 블루와 레드의 성분은 참조번호 BR로 지칭되는 블루 칼라선택 리타더(Retarder Stack)에서 빛의 블루성분만이 S파로 변환되고 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P3로 지칭되는 편광빔 스플리터로 진행한다.
따라서, 빛의 각 RGB 성분별로 그 진행경로가 달라지는데, 이하의 설명에서는 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터를 지칭할 때 각 참조번호만을 지칭하는 것으로 대치하며, 우선 그린성분의 진행 경로부터 살펴보면, 상기 제 1다이크로익 필터(BPF1)를 투과된 그린성분은 P2에서 역시 투과되어 참조번호15G로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다.
그러므로 P2에서 반사되어 P4로 진행하고 역시 P4에서도 반사되어 투사계(16)로 진행한다. 이때, P4에서 투사계(16)로 진행하는 과정에서 다른 빛 성분과 편향조건을 맞춰주기 위해 참조번호 GR로 표시되는 그린 칼라선택 리타더(Retarder Stack)를 경유하면서 P파로 변경되어진다.
또한, 레드성분의 진행 경로부터 살펴보면, 상기 제 1다이크로익 필터(BPF1)에서 반사된 레드성분은 P파의 편광상태를 갖기 때문에 P3에서 역시 투과되어 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다.
그러므로 P3에서 반사되어 P4로 진행하는데 P3과 P4 사이에는 다시 참조번호 RR로 표시되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)가 존재하므로 상기 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에서 반사되어 S파로 변환되어진 레드성분이 다시 P파로 변환되어지고, 그에 따라 P4에서는 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
또한, 블루성분의 경우 그 진행 방향은, 상기 제 1다이크로익 필터(BPF1)에서 반사된 블루성분은 P파이지만 참조번호 BR로 지칭되는 블루칼라선택 리타더를 경우하면서 S파로 편광상태가 변화하게되며, 그에 따라 P3에서 반사되어 참조번호 15B로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 P파로 변환된다. 따라서, 상기 레드 칼라선택 리타더(RR)와 관계없는 블루성분은 P3과 P4를 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
이때, 상기 제 1다이크로익 필터(BPF1)는 평판 플레이트의 형태의 다이크로익 필터를 사용하게 되는데, 따라서 빛의 성분에 따라 투과 부분과 반사 부분의 광로가 서로 다르게 구성되어 진다. 하지만 이런 단점은 일반적으로 주어지는 조명의 여유에 의해서 해소되어지는 양이다.
반면 다이크로익 필터는 칼라선택 리타더와 편광빔 스플리터와는 달리 입사광의 편광을 유지시키므로 입사광의 편광순도를 일반적인 칼라 쿼드(Color Quad(TM))시스템보다 높일수 있다. 이는 전체 프로젝션시스템의 콘트라스트를 향상시키는 결과를 가져온다.
또한, 상기 제 1다이크로익 필터(BPF1)는 빛의 성분중 그린 성분만을 투과시키는 성능을 갖도록 제작되어진다.
상술한 실시 예는 색분리/합성계에서 사용하는 빛의 편광을 S파가 아닌 P파를 사용하는 경우의 예시도로서, 이와 같이 사용하는 이유는 편광빔 스플리터의 특성상 투과되는 P파에는 거의 S파가 섞이지 않기 때문에 보다 간단한 구성을 통해서도 특성의 향상을 이룰 수 있기 때문이다.
만약, 색분리/합성계에서 사용하는 빛의 편광을 상기 도 5에 도시되어 있는 경우와 달리 P파가 아닌 S파를 사용하는 경우에는 첨부한 도 6에서와 같은 구조를 갖게 된다.
첨부한 도 6을 참조하여 그 동작을 간략히 살펴보면, 램프(11)로부터 조사되는 빛에서 S파만을 추출하기 위한 편광소자로 사용된 참조번호 12a로 지칭되는 편광빔 스플리터에서 나온 S파의 빛은 참조번호 BPF2로 지칭되는 제 2다이크로익 필터에서 빛의 그린성분만이 투과되어 GR로 지칭되는 그린 칼라선택 리타더를 투과하면서 P파로 변환되어 진후 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P2로 진행한다.
이때, 참조번호 BPF2로 지칭되는 제 1다이크로익 필터에서 투과되지 못한 다른 빛 성분 블루와 레드의 성분은 반사되어 분리되어진다. 또한, 상기 제 1다이크로익 필터를 투과하지 못해 반사되는 블루와 레드의 성분은 참조번호 RR로 지칭되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)에서 빛의 레드성분만이 P파로 변환되고 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터중 참조번호 P3으로 지칭되는 편광빔 스플리터로 진행한다.
따라서, 빛의 각 RGB 성분별로 그 진행경로가 달라지는데, 이하의 설명에서는 색 분리 합성장치를 구성하는 3개의 편광빔 스플리터를 지칭할 때 각 참조번호만을 지칭하는 것으로 대치하며, 우선 그린성분의 진행 경로부터 살펴보면, 상기 제 2다이크로익 필터(BPF2)를 투과된 그린성분은 P2에서 역시 투과되어 참조번호 15G로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다.
그러므로 P2에서 반사되어 P4로 진행하고 역시 P4에서도 반사되어 투사계(16)로 진행한다. 이때, P4에서 투사계(16)로 진행하는 과정에서 다른 빛 성분과 편향조건을 맞춰주기 위해 참조번호 GR로 표시되는 그린 칼라선택 리타더(Retarder Stack)를 경유하면서 P파로 변경되어진다.
또한, 레드성분의 진행 경로부터 살펴보면, 상기 제 2다이크로익 필터(BPF2)에서 반사된 레드성분은 S파의 편광상태를 갖고 있는데, 레드 칼라선택 리타더(RR)를 통해 P파로 그 편광상태가 변화하고 따라서 P3에서 투과되어 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 S파로 변환된다.
그러므로 P3에서 반사되어 P4로 진행하는데 P3과 P4 사이에는 다시 참조번호 RR로 표시되는 레드 칼라선택 리타더(Retarder Stack)가 존재하므로 상기 참조번호 15R로 표시되는 반사형 LCD에서 반사되어 S파로 변환되어진 레드성분이 다시 P파로 변환되어지고, 그에 따라 P4에서는 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
또한, 블루성분의 경우 그 진행 방향은, 상기 제 2다이크로익 필터(BPF2)에서 반사된 블루성분은 S파이므로 P3에서 반사되어 참조번호 15B로 표시되는 반사형 LCD에 입사한 후 이미지를 포함한 상태로 반사되면서 P파로 변환된다. 따라서, 상기 레드 칼라선택 리타더(RR)와 관계없는 블루성분은 P3과 P4를 투과하여 상기 투사계(16)로 진행한다.
이때, 상기 제 2다이크로익 필터(BPF2)는 평판 플레이트의 형태의 다이크로익 필터를 사용하게 되는데, 따라서 빛의 성분에 따라 투과 부분과 반사 부분의 광로가 서로 다르게 구성되어 진다. 하지만 이런 단점은 일반적으로 주어지는 조명의여유에 의해서 해소되어지는 양이다.
반면 다이크로익 필터는 칼라선택 리타더와 편광빔 스플리터와는 달리 입사광의 편광을 유지시키므로 입사광의 편광순도를 일반적인 칼라 쿼드(Color Quad(TM)) 시스템보다 높일 수 있다. 이는 전체 프로젝션시스템의 콘트라스트를 향상시키는 결과를 가져온다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 동작하는 본 발명에 따른 색 분리 합성장치를 적용하는 경우 종래의 색 분리 합성장치 구성요소에 비하여 편광빔 스플리터와 칼라선택 리타더가 각각 1개씩 줄어들기 때문에 가격 경쟁력이 확보되며 중량이 줄어들어 소비자 만족도를 높여줄 수 있다. 또한 일반적인 칼라 쿼드(Color Quad(TM))에 비하여 각 LCD에 입사되는 광의 편광순도를 높임으로써 시스템의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 임의의 광원으로부터 P파인 편광상태를 갖는 입사광이 유입되면 입사광의 빛 성분중 임의의 한 성분만을 투과하고 다른 성분은 반사하는 다이크로익 필터와;
    상기 다이크로익 필터에서 반사되어진 빛 성분중 임의의 한 성분에 대한 편광상태를 S파로 변경하는 제 1칼라선택 리타더와;
    상기 제 1칼라선택 리타더를 투과한 빛에서 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분은 반사하고 나머지 다른 빛성분은 투과시키는 제 1편광빔 스플리터와;
    상기 제 1편광빔 스플리터에서 반사된 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 P파로 변경시키는 제 1LCD와;
    상기 제 1편광빔 스플리터를 투과한 P파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 2LCD와;
    상기 제 2LCD에 반사되며 S파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 통해 반사되는 빛 성분과 상기 제 1LCD에 반사되며 P파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과하는 빛 성분을 유입받아 편광상태가 P파인 것은 투과시키고 S파인 빛성분은 P파로 변경하여 투과시키는 제 2칼라선택 리타더와;
    상기 다이크로익 필터에서 투과되어진 빛 성분을 투과하는 제 3편광빔 스플리터와;
    상기 제 3편광빔 스플리터를 투과한 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 3LCD와;
    상기 제 3편광빔 스플리터에서 반사되어 유입되는 빛 성분은 반사하고 상기 제 2칼라선택 리타더를 투과하여 유입되는 빛 성분은 그대로 투과시키되 모든 빛 성분을 일측의 방향으로 출사하는 제 3편광빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3편광빔 스플리터을 빠저 나오는 빛의 진행경로상에 각 빛 성분의 편광 상태를 균일하게 하나의 편광상태를 갖도록 하는 제 3칼라선택 리타더가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터는 평판형 다이크로익 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
  4. 임의의 광원으로부터 S파인 편광상태를 갖는 입사광이 유입되면 입사광의 빛 성분중 임의의 한 성분만을 투과하고 다른 성분은 반사하는 다이크로익 필터와;
    상기 다이크로익 필터에서 반사되어진 빛 성분중 임의의 한 성분에 대한 편광상태를 P파로 변경하는 제 1칼라선택 리타더와;
    상기 제 1칼라선택 리타더를 투과한 빛에서 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분은 반사하고 나머지 다른 빛성분은 투과시키는 제 1편광빔 스플리터와;
    상기 제 1편광빔 스플리터에서 반사된 S파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 P파로 변경시키는 제 1LCD와;
    상기 제 1편광빔 스플리터를 투과한 P파인 편광상태를 갖는 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 2LCD와;
    상기 제 2LCD에 반사되며 S파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 통해 반사되는 빛 성분과 상기 제 1LCD에 반사되며 P파로 변경되어 상기 제 1편광빔 스플리터를 투과하는 빛 성분을 유입받아 편광상태가 P파인 것은 투과시키고 S파인 빛성분은 P파로 변경하여 투과시키는 제 2칼라선택 리타더와;
    상기 다이크로익 필터에서 투과되어진 빛 성분을 투과시키면서 빛의 편광상태를 P파로 변경하는 제 3칼라선택 리타더와;
    상기 제 3칼라선택 리타더를 투과한 빛 성분을 투과시키는 제 3편광빔 스플리터와;
    상기 제 3편광빔 스플리터를 투과한 빛 성분에 대응하는 이미지를 제공하며 입사된 빛의 반사시 빛의 편광상태를 S파로 변경시키는 제 3LCD와;
    상기 제 3편광빔 스플리터에서 반사되어 유입되는 빛 성분은 반사하고 상기 제 2칼라선택 리타더를 투과하여 유입되는 빛 성분은 그대로 투과시키되 모든 빛성분을 일측의 방향으로 출사하는 제 3편광빔 스플리터를 포함하는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 3편광빔 스플리터을 빠저 나오는 빛의 진행경로상에 각 빛 성분의 편광 상태를 균일하게 하나의 편광상태를 갖도록 하는 제 4칼라선택 리타더가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터는 평판형 다이크로익 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 색 분리 합성장치.
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